Čimbenici okoliša i opći obrasci njihova djelovanja. Opća ekologija

Stanište- ovo je onaj dio prirode koji okružuje živi organizam i s kojim je u izravnoj interakciji. Komponente i svojstva okoliša su raznoliki i promjenjivi. Svako živo biće živi u složenom, promjenjivom svijetu, neprestano mu se prilagođavajući i regulirajući svoju životnu aktivnost u skladu s njegovim promjenama.

Prilagodbe organizama na okoliš nazivaju se prilagodbama. Sposobnost prilagodbe jedno je od glavnih svojstava života uopće, jer daje samu mogućnost njegovog postojanja, sposobnost organizama da prežive i razmnože se. Prilagodbe se pojavljuju na različite razine: od biokemije stanica i ponašanja pojedinih organizama do strukture i funkcioniranja zajednica i ekoloških sustava. Prilagodbe nastaju i mijenjaju se tijekom evolucije vrsta. Pojedina svojstva ili elementi okoliša koji utječu na organizme nazivaju se okolišnim čimbenicima. Čimbenici okoliša su raznoliki. Oni mogu biti potrebni ili, obrnuto, štetni za živa bića, pospješiti ili ometati opstanak i razmnožavanje. Čimbenici okoliša imaju različite prirode i specifično djelovanje. Ekološki čimbenici dijele se na abiotske i biotičke, antropogene.

U kompleksu čimbenika možemo identificirati neke obrasce koji su u velikoj mjeri univerzalni (opći) u odnosu na organizme. Takvi obrasci uključuju pravilo optimuma, pravilo interakcije čimbenika, pravilo ograničavajućih čimbenika i neka druga.

Optimalno pravilo. U skladu s tim pravilom, za organizam ili određeni stupanj njegova razvoja postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrijednosti faktora. Što je značajnije odstupanje djelovanja čimbenika od optimuma, to taj čimbenik više inhibira vitalnu aktivnost organizma. Taj se raspon naziva zona inhibicije. Maksimalne i minimalne tolerantne vrijednosti faktora su kritične točke iznad kojih više nije moguće postojanje organizma.

Najveća gustoća naseljenosti obično je ograničena na optimalnu zonu. Optimalne zone za različite organizme nisu iste. Što je veća amplituda faktorskih fluktuacija pri kojima organizam može održati vitalnost, to je njegova stabilnost veća, tj. tolerancija na jedan ili drugi čimbenik (od lat. tolerance - strpljivost). Organizmi široke amplitude rezistencije pripadaju skupini euribionata (grč. eury - širok, bios - život). Organizmi s uskim rasponom prilagodbe na čimbenike nazivaju se stenobionti(grč. stenos – uzak). Važno je naglasiti da su zone optimuma u odnosu na različite čimbenike različite, pa stoga organizmi u potpunosti pokazuju svoj potencijal ako postoje u uvjetima cjelokupnog spektra čimbenika s optimalnim vrijednostima.

Pravilo interakcije faktora. Njegova bit leži u činjenici da neki čimbenici mogu pojačati ili ublažiti djelovanje drugih čimbenika. Na primjer, višak topline može se donekle ublažiti niskom vlagom zraka, a nedostatak svjetla za fotosintezu biljaka može se nadoknaditi povećan sadržaj ugljikov dioksid u zraku itd. Iz ovoga, međutim, ne slijedi da se faktori mogu međusobno zamijeniti. Nisu zamjenjivi.

Pravilo ograničavajućih faktora. Suština ovog pravila je da faktor koji je u manjku ili suvišku (blizu kritične točke), negativno utječe na organizam i, osim toga, ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih čimbenika, uključujući one u optimumu. Ograničavajući čimbenici obično određuju granice rasprostranjenosti vrsta i njihova staništa. O njima ovisi produktivnost organizama.

Čovjek svojim aktivnostima često krši gotovo sve navedene obrasce djelovanja čimbenika. To se posebno odnosi na ograničavajuće čimbenike (uništavanje staništa, poremećaj vodne i mineralne ishrane i dr.).

Stanište- ovo je onaj dio prirode koji okružuje živi organizam i s kojim je u izravnoj interakciji. Komponente i svojstva okoliša su raznoliki i promjenjivi. Svako živo biće živi u složenom i promjenjivom svijetu, neprestano mu se prilagođavajući i regulirajući svoju životnu aktivnost u skladu s njegovim promjenama, trošeći materiju, energiju i informacije koje dolaze izvana.

Prilagodbe organizama na okoliš nazivaju se prilagodba. Sposobnost prilagodbe jedno je od glavnih svojstava života uopće, jer daje samu mogućnost njegovog postojanja, sposobnost organizama da prežive i razmnože se. Prilagodbe se očituju na različitim razinama: od biokemije stanica i ponašanja pojedinih organizama do strukture i funkcioniranja zajednica i ekoloških sustava. Prilagodbe nastaju i mijenjaju se tijekom evolucije vrsta.

Pojedina svojstva ili elementi okoliša koji utječu na organizme nazivaju se okolišnim čimbenicima. Čimbenici okoliša su raznoliki. Oni mogu biti potrebni ili, obrnuto, štetni za živa bića, pospješiti ili ometati opstanak i razmnožavanje. Čimbenici okoliša imaju različite prirode i specifično djelovanje. Čimbenike okoliša dijelimo na abiotske, biotičke i antropogene.

Abiotski čimbenici- temperatura, svjetlost, radioaktivno zračenje, tlak, vlažnost zraka, slani sastav vode, vjetar, struje, teren - sve su to svojstva neživog

prirode koji izravno ili neizravno utječu na žive organizme.

Biotički čimbenici- to su oblici utjecaja živih bića jednih na druge. Svaki organizam stalno doživljava izravan ili neizravan utjecaj drugih bića, dolazi u kontakt s predstavnicima svoje vrste i drugih vrsta - biljaka, životinja, mikroorganizama, ovisi o njima i sam utječe na njih. Okolni organski svijet sastavni je dio okoliša svakog živog bića.

Međusobne veze organizama osnova su postojanja biocenoza i populacija; njihovo razmatranje pripada području sinekologije.

Antropogeni čimbenici- to su oblici djelovanja ljudskog društva koji dovode do promjena u prirodi kao staništu drugih vrsta ili izravno utječu na njihov život. Tijekom ljudske povijesti razvoj najprije lova, a zatim poljoprivrede, industrije i prometa uvelike je promijenio prirodu našeg planeta. Važnost antropogenih utjecaja na cjelokupni živi svijet Zemlje i dalje ubrzano raste.

Iako čovjek utječe na živu prirodu promjenama abiotskih čimbenika i biotskih odnosa vrsta, ljudsko djelovanje na planetu treba identificirati kao posebnu silu koja ne ulazi u okvire ove klasifikacije. Trenutno je gotovo cjelokupna sudbina žive površine Zemlje i svih vrsta organizama u rukama ljudskog društva i ovisi o antropogenom utjecaju na prirodu.

Isti faktor okoliša ima drugačije značenje u životu suživotnih organizama različiti tipovi. Na primjer, jaki vjetrovi zimi nisu pogodni za velike životinje koje žive na otvorenom, ali ne utječu na one manje koje se skrivaju u jazbinama ili pod snijegom. Sastav soli u tlu važan je za ishranu biljaka, ali je indiferentan za većinu kopnenih životinja itd.

Promjene ekoloških čimbenika tijekom vremena mogu biti: 1) redovito periodične, mijenjajući snagu utjecaja u vezi s dobom dana ili godišnjim dobom, odnosno ritmom oseke i oseke u oceanu; 2) neredoviti, bez jasne periodičnosti, na primjer, bez promjena vremenskih uvjeta u različitim godinama, fenomeni katastrofalne prirode - oluje, pljuskovi, klizišta itd.; 3) usmjerena na određena, ponekad i duga vremenska razdoblja, na primjer, tijekom zahlađenja ili zagrijavanja klime, zarastanja vodenih tijela, stalne ispaše stoke na istom području itd.

Okolišni čimbenici okoliša utječu na žive organizme raznih utjecaja, tj. mogu djelovati kao podražaji koji uzrokuju adaptivne promjene u fiziološkim i biokemijskim funkcijama; kao ograničenja koja onemogućuju postojanje u danim uvjetima; kao modifikatori koji uzrokuju anatomske i morfološke promjene u organizmima; kao signale koji ukazuju na promjene u drugim čimbenicima okoliša.

Unatoč velikoj raznolikosti okolišnih čimbenika, može se identificirati niz općih obrazaca u prirodi njihovog utjecaja na organizme i u reakcijama živih bića.

Evo onih najpoznatijih.

J. Liebigov zakon minimuma (1873):

A) izdržljivost tijela određena je slabom karikom u lancu njegovih ekoloških potreba;
b) svi okolišni uvjeti potrebni za održavanje života imaju jednaku ulogu (zakon jednakosti svih životnih uvjeta), bilo koji faktor može ograničiti postojanje organizma.

Zakon ograničavajućih faktora ili F. Blechmanov zakon (1909):ekološki čimbenici koji u određenim uvjetima imaju najveće značenje, posebno otežavaju (ograničavaju) mogućnost postojanja vrste u tim uvjetima.

W. Shelfordov zakon tolerancije (1913): Ograničavajući čimbenik u životu organizma može biti minimalni ili maksimalni utjecaj na okoliš, čiji raspon određuje količinu izdržljivosti organizma na taj čimbenik.

Kao primjer koji objašnjava zakon minimuma, J. Liebig je nacrtao bačvu s rupama, u kojoj je razina vode simbolizirala izdržljivost tijela, a rupe simboliziraju čimbenike okoline.

Zakon optimuma: Svaki faktor ima samo određena ograničenja pozitivan utjecaj na organizme.

Rezultat djelovanja varijabilnog čimbenika ovisi, prije svega, o snazi njegove manifestacije. I nedovoljno i prekomjerno djelovanje faktora negativno utječe na životnu aktivnost pojedinaca. Povoljna sila utjecaja naziva se zona optimuma okolišnog čimbenika, inhibitorni učinak tog čimbenika na organizme

(zona pesimuma). Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične točke, iznad kojih postojanje više nije moguće i nastupa smrt. Granice izdržljivosti između kritičnih točaka nazivaju se ekološka valentnost živih bića u odnosu na određeni okolišni čimbenik.

Predstavnici različitih vrsta međusobno se jako razlikuju i po položaju optimuma i po ekološkoj valenciji.

Primjer ove vrste ovisnosti je sljedeće opažanje. Prosječna dnevna fiziološka potreba za fluorom kod odrasle osobe iznosi 2000-3000 mcg, a 70% te količine čovjek dobiva iz vode, a samo 30% iz hrane. Dugotrajnom konzumacijom vode siromašne fluoridnim solima (0,5 mg/dm3 ili manje) dolazi do razvoja zubnog karijesa. Što je manja koncentracija fluorida u vodi, to je veća pojavnost karijesa u populaciji.

Visoke koncentracije fluorida u piti vodu također dovesti do razvoja patologije. Dakle, kada je njegova koncentracija veća od 15 mg/dm 3, dolazi do fluoroze - svojevrsne pjegavosti i smećkastog obojenja zubne cakline, zubi se postupno uništavaju.

Riža. 3.1. Ovisnost rezultata okolišnog čimbenika o njegovom intenzitetu ili jednostavno optimalno, za organizme ove vrste. Što su odstupanja od optimuma jača, to su izraženija

Nejasnoća utjecaja faktora na različite funkcije. Svaki faktor različito utječe na različite tjelesne funkcije. Optimum za neke procese može biti pesimum za druge.

Pravilo interakcije faktora. Njegova suština leži u činjenici da samačimbenici mogu pojačati ili ublažiti učinak drugih čimbenika. Na primjer, višak topline može se donekle ublažiti niskom vlagom zraka, nedostatak svjetla za fotosintezu biljaka može se nadoknaditi povećanim sadržajem ugljičnog dioksida u zraku itd. Iz ovoga, međutim, ne slijedi da se faktori mogu međusobno zamijeniti. Nisu zamjenjivi.

Pravilo ograničavajućih faktora: faktor , koji je u manjku ili višku (blizu kritičnih točaka), negativno utječe na organizam, a uz to ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih čimbenika, uključujući i one u optimumu. Na primjer, ako tlo sadrži u izobilju sve osim jedne stvari potrebne za biljku kemijski elementi, tada će rast i razvoj biljke odrediti onaj koji je u nedostatku. Svi ostali elementi ne pokazuju svoj učinak. Ograničavajući čimbenici obično određuju granice rasprostranjenosti vrsta (populacija) i njihova staništa. O njima ovisi produktivnost organizama i zajednica. Stoga je iznimno važno pravovremeno identificirati čimbenike minimalnog i prekomjernog značaja, kako bi se isključila mogućnost njihove manifestacije (na primjer, za biljke - uravnoteženom primjenom gnojiva).

Da bi se utvrdilo može li neka vrsta postojati u određenom geografskom području, potrebno je najprije utvrditi jesu li neki okolišni čimbenici izvan njezine ekološke valencije, osobito tijekom najosjetljivijeg razdoblja razvoja.

Identifikacija ograničavajućih čimbenika vrlo je važna u poljoprivrednoj praksi, budući da se usmjeravanjem glavnih napora na njihovo uklanjanje može brzo i učinkovito povećati prinos biljaka ili produktivnost životinja. Da jako kisela tla Prinos pšenice može se malo povećati primjenom različitih agrotehničkih tretmana, ali će se najbolji učinak postići tek kalcizacijom, kojom će se ukloniti ograničavajući učinak kiselosti. Poznavanje ograničavajućih čimbenika stoga je ključno za kontrolu životne aktivnosti organizama. U različitim razdobljima života jedinki različiti okolišni čimbenici djeluju kao ograničavajući čimbenici, pa je potrebno vješto i stalno reguliranje životnih uvjeta kulturnih biljaka i životinja.

Zakon maksimizacije energije ili Odumov zakon: opstanak jednog sustava u konkurenciji s drugima određen je najboljom organizacijom dotoka energije u njega i njegove upotrebe maksimalna količina na najučinkovitiji način. Ovaj se zakon odnosi i na informacije. Tako, Sustav koji ima najbolje šanse za samoodržanje je onaj koji je najpovoljniji za opskrbu, proizvodnju i učinkovito korištenje energije i informacija. Svaki prirodni sustav može se razvijati samo korištenjem materijalnih, energetskih i informacijskih mogućnosti okoliša. Apsolutno izoliran razvoj je nemoguć.

Ovaj zakon je važan praktični značaj zbog glavnih posljedica:

A) Apsolutno proizvodnja bez otpada je nemoguća, stoga je važno stvoriti proizvodnju s malim brojem otpada s niskim intenzitetom resursa i na ulazu i na izlazu (isplativost i niske emisije). Ideal danas je stvaranje cikličke proizvodnje (otpad iz jedne proizvodnje služi kao sirovina za drugu itd.) i organizacija razumnog zbrinjavanja neizbježnih ostataka, neutralizacija neuklonjivog energetskog otpada;
b) svaki razvijeni biotički sustav, koristeći i mijenjajući svoj životni okoliš, predstavlja potencijalnu prijetnju manje organiziranim sustavima. Stoga je ponovna pojava života u biosferi nemoguća – uništit će je postojeći organizmi. Shodno tome, prilikom utjecaja na okoliš čovjek mora neutralizirati te utjecaje, jer oni mogu biti razorni za prirodu i samog čovjeka.

Zakon o ograničenim prirodnim resursima. Pravilo jednog postotka. Budući da je planet Zemlja prirodna ograničena cjelina, na njemu ne mogu postojati beskonačni dijelovi, stoga su svi prirodni resursi Zemlje konačni. U neiscrpne izvore ubrajaju se energetski izvori, smatrajući da energija Sunca daje gotovo vječni izvor korisne energije. Pogreška je u tome što takvo razmišljanje ne uzima u obzir ograničenja koja nameće energija same biosfere. Prema pravilu jednog postotka promjena energije prirodnog sustava unutar 1% izbacuje ga iz ravnoteže. Sve velike pojave na Zemljinoj površini (snažni cikloni, vulkanske erupcije, proces globalne fotosinteze) imaju ukupnu energiju koja ne prelazi 1% energije sunčevog zračenja koje pada na površinu Zemlje. Umjetno uvođenje energije u biosferu u naše vrijeme doseglo je vrijednosti blizu granice (od njih se razlikuje ne više od jednog matematičkog reda veličine - 10 puta).

Unatoč velikoj raznolikosti okolišnih čimbenika, može se identificirati niz općih obrazaca u prirodi njihovog utjecaja na organizme i u reakcijama živih bića.

1. Zakon optimuma.

Svaki čimbenik ima određene granice pozitivnog utjecaja na organizme (slika 1). Rezultat varijabilnog čimbenika ovisi prvenstveno o snazi njegove manifestacije. I nedovoljno i prekomjerno djelovanje faktora negativno utječe na životnu aktivnost pojedinaca. Blagotvorna sila utjecaja naziva se zona optimalnog čimbenika okoliša ili jednostavno optimalno za organizme ove vrste. Što je veće odstupanje od optimuma, to je inhibicijski učinak ovog faktora na organizme izraženiji. (zona pesimuma). Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične točke, iza izvan koje egzistencija više nije moguća, nastupa smrt. Granice izdržljivosti između kritičnih točaka nazivaju se ekološka valencija živa bića u odnosu na određeni okolišni čimbenik.

Riža. 1. Shema djelovanja čimbenika okoliša na žive organizme

Predstavnici različitih vrsta međusobno se jako razlikuju i po položaju optimuma i po ekološkoj valenciji. Na primjer, arktičke lisice u tundri mogu tolerirati fluktuacije temperature zraka u rasponu od više od 80 °C (od +30 do -55 °C), dok toplovodni rakovi Copilia mirabilis mogu izdržati promjene temperature vode u rasponu ne više od 6 °C (od +23 do +29 °C). Ista snaga manifestacije faktora može biti optimalna za jednu vrstu, pesimalna za drugu, a prelaziti granice izdržljivosti za treću (slika 2).

Široka ekološka valencija vrste u odnosu na abiotske čimbenike okoliša označava se dodavanjem prefiksa "eury" nazivu čimbenika. Euritermno vrste koje podnose značajne temperaturne fluktuacije, euribati- širok raspon pritiska, eurihalin- različiti stupnjevi slanosti okoliša.

Riža. 2. Položaj optimalnih krivulja na temperaturnoj ljestvici za različite vrste:

1, 2 - stenotermne vrste, kriofili;

3-7 - euritermne vrste;

8, 9 - stenotermne vrste, termofili

Nemogućnost toleriranja značajnih fluktuacija u faktoru ili uske okolinske valence karakterizirana je prefiksom "steno" - stenotermičan, stenobat, stenohalin vrste itd. U širem smislu nazivaju se vrste za čije postojanje su potrebni strogo određeni uvjeti okoliša stenobiotski, i one koje se mogu prilagoditi različitim uvjetima okoline - euribiont.

Nazivaju se uvjeti koji se približavaju kritičnim točkama zbog jednog ili više čimbenika odjednom ekstreman.

Položaj optimalne i kritične točke na gradijentu faktora može se pomaknuti unutar određenih granica djelovanjem uvjeta okoline. To se redovito događa kod mnogih vrsta kako se mijenjaju godišnja doba. Zimi, na primjer, vrapci podnose jake mrazeve, a ljeti umiru od hlađenja na temperaturama ispod ništice. Fenomen pomaka optimuma u odnosu na bilo koji čimbenik naziva se privikavanje. U temperaturnom smislu, to je dobro poznati proces toplinskog otvrdnjavanja tijela. Privikavanje na temperaturu zahtijeva značajno vrijeme. Mehanizam je promjena enzima u stanicama koji kataliziraju iste reakcije, ali sa različite temperature(tzv izoenzimi). Svaki enzim je kodiran vlastitim genom, stoga je potrebno isključiti neke gene i aktivirati druge, transkripciju, translaciju, sklapanje dovoljne količine novog proteina itd. Cjelokupni proces traje u prosjeku oko dva tjedna i stimuliran je promjenama u okolini. Privikavanje ili otvrdnjavanje važna je prilagodba organizama koja se događa u postupnom približavanju nepovoljnih uvjeta ili ulasku na područja s drugačijom klimom. U tim slučajevima to je sastavni dio općeg procesa aklimatizacije.

2. Dvosmislenost učinka faktora na različite funkcije.

Svaki faktor različito utječe na različite tjelesne funkcije (slika 3). Optimum za neke procese može biti pesimum za druge. Dakle, temperatura zraka od +40 do +45 °C kod hladnokrvnih životinja uvelike povećava brzinu metaboličkih procesa u tijelu, ali inhibira motoričku aktivnost, a životinje padaju u toplinski stupor. Za mnoge ribe temperatura vode koja je optimalna za sazrijevanje reproduktivnih produkata nepovoljna je za mrijest, koji se događa u različitom temperaturnom rasponu.

Riža. 3. Shema ovisnosti fotosinteze i disanja biljaka o temperaturi (prema V. Larcheru, 1978.): t min, t opt, t max- minimalna, optimalna i maksimalna temperatura za rast biljaka (područje u sjeni)

Životni ciklus, u kojem tijekom određenih razdoblja organizam primarno obavlja određene funkcije (prehrana, rast, razmnožavanje, naseljavanje itd.), uvijek je usklađen sa sezonskim promjenama u kompleksu čimbenika okoliša. Pokretni organizmi također mogu mijenjati staništa kako bi uspješno obavljali sve svoje vitalne funkcije.

3. Raznolikost individualnih reakcija na čimbenike okoline. Stupanj izdržljivosti, kritične točke, optimalne i pesimalne zone pojedinih jedinki se ne poklapaju. Ova varijabilnost je određena kako nasljednim osobinama pojedinaca tako i spolom, dobi i fiziološkim razlikama. Na primjer, mlinar, jedan od štetnika brašna i žitarica, ima kritičan utjecaj minimalna temperatura za gusjenice -7 °C, za odrasle oblike -22 °C, a za jaja -27 °C. Mraz od -10 °C ubija gusjenice, ali nije opasan za odrasle jedinke i jajašca ovog štetnika. Stoga je ekološka valencija vrste uvijek šira od ekološke valencije svake pojedine jedinke.

4. Relativna neovisnost prilagodbe organizama različitim čimbenicima. Stupanj tolerancije prema bilo kojem čimbeniku ne znači i odgovarajuću ekološku valenciju vrste u odnosu na druge čimbenike. Na primjer, vrste koje toleriraju velike varijacije u temperaturi ne moraju nužno također moći tolerirati velike varijacije u vlažnosti ili salinitetu. Euritermne vrste mogu biti stenohalne, stenobatne ili obrnuto. Ekološke valencije vrste u odnosu na različite čimbenike mogu biti vrlo različite. To stvara iznimnu raznolikost prilagodbi u prirodi. Skup okolišnih valencija u odnosu na različite okolišne čimbenike je ekološki spektar vrste.

5. Nepodudarnost u ekološkim spektrima pojedinih vrsta. Svaka vrsta je specifična po svojim ekološkim sposobnostima. Čak i među vrstama koje su slične u svojim metodama prilagodbe okolišu, postoje razlike u njihovom odnosu prema pojedinim čimbenicima.

Riža. 4. Promjene u sudjelovanju pojedinih biljnih vrsta u sastojinama livadskih trava ovisno o vlazi (prema L. G. Ramensky i sur., 1956.): 1 - livadska djetelina; 2 - stolisnik; 3 - Deljavinov podrum; 4 - livadna plava trava; 5 - vlasulja; 6 - prava posteljina; 7 - rani šaš; 8 - obična livadnica; 9 - brdski geranium; 10 - poljski grm; 11 - kratkonosni salsif

Pravilo ekološke individualnosti vrsta formulirao ruski botaničar L. G. Ramensky (1924.) u odnosu na biljke (sl. 4), zatim je naširoko potvrđen zoološkim istraživanjima.

6. Interakcija faktora. Optimalna zona i granice izdržljivosti organizama u odnosu na bilo koji okolišni čimbenik mogu se pomicati ovisno o snazi i u kojoj kombinaciji istodobno djeluju drugi čimbenici (slika 5). Ovaj uzorak se zove interakcija faktora. Na primjer, toplinu je lakše podnijeti na suhom nego na vlažnom zraku. Rizik od smrzavanja znatno je veći u uvjetima mraza jak vjetar nego po mirnom vremenu. Dakle, isti čimbenik u kombinaciji s drugima ima različite utjecaje na okoliš. Naprotiv, isti ekološki rezultat može se dobiti na različite načine. Na primjer, venuće biljaka može se zaustaviti povećanjem količine vlage u tlu i snižavanjem temperature zraka, što smanjuje isparavanje. Stvara se učinak djelomične zamjene faktora.

Riža. 5. Smrtnost jajašca borove svilene bube Dendrolimus pini pod različite kombinacije temperatura i vlaga

U isto vrijeme, međusobna kompenzacija okolišnih čimbenika ima određene granice, te je nemoguće potpuno zamijeniti jedan od njih drugim. Potpuni nedostatak vode ili barem jednog od osnovnih elemenata mineralne ishrane onemogućuje život biljke, unatoč najpovoljnijim kombinacijama drugih uvjeta. Ekstremni deficit topline u polarnim pustinjama ne može se nadoknaditi ni obiljem vlage ni 24-satnim osvjetljenjem.

Uzimajući u obzir obrasce interakcije čimbenika okoliša u poljoprivrednoj praksi, moguće je vješto održavati optimalni uvjeti vitalna aktivnost kultivirane biljke i kućni ljubimci.

7. Pravilo ograničavajućih faktora. Mogućnosti postojanja organizama prvenstveno su ograničene onim čimbenicima okoliša koji su najudaljeniji od optimuma. Ako se barem jedan od okolišnih čimbenika približi ili prijeđe kritične vrijednosti, tada, unatoč optimalnoj kombinaciji ostalih uvjeta, pojedincima prijeti smrt. Svi čimbenici koji jako odstupaju od optimuma dobivaju veliku važnost u životu vrste ili njezinih pojedinačnih predstavnika u određenim vremenskim razdobljima.

Ograničavajući okolišni čimbenici određuju zemljopisni raspon vrste. Priroda ovih čimbenika može biti različita (slika 6). Dakle, kretanje vrste prema sjeveru može biti ograničeno nedostatkom topline, do sušnih područja - nedostatkom vlage ili previše visoke temperature. Biotski odnosi također mogu poslužiti kao ograničavajući čimbenici za distribuciju, na primjer, okupacija teritorija od strane jačeg konkurenta ili nedostatak oprašivača za biljke. Dakle, oprašivanje smokava u potpunosti ovisi o jednoj vrsti kukca – osi Blastophaga psenes. Domovina ovog drveta je Sredozemlje. Smokve donesene u Kaliforniju nisu davale plodove sve dok ondje nisu uvedene ose oprašivači. Rasprostranjenost mahunarki na Arktiku ograničena je rasprostranjenošću bumbara koji ih oprašuju. Na otoku Dikson, gdje nema bumbara, nema mahunarki, iako je zbog temperaturnih uvjeta postojanje ovih biljaka još uvijek dopušteno.

Riža. 6. Duboki snježni pokrivač je ograničavajući faktor u rasprostranjenju jelena (prema G. A. Novikovu, 1981.)

Da bi se utvrdilo može li neka vrsta postojati na određenom geografskom području, potrebno je najprije utvrditi prelaze li neki okolišni čimbenici granice njezine ekološke valencije, osobito tijekom najosjetljivijeg razdoblja razvoja.

Identifikacija ograničavajućih čimbenika vrlo je važna u poljoprivrednoj praksi, budući da se usmjeravanjem glavnih napora na njihovo uklanjanje može brzo i učinkovito povećati prinos biljaka ili produktivnost životinja. Dakle, na izrazito kiselim tlima prinos pšenice može se neznatno povećati korištenjem različitih agronomskih utjecaja, ali će se najbolji učinak postići tek kalcizacijom, kojom će se ukloniti ograničavajući učinak kiselosti. Poznavanje ograničavajućih čimbenika stoga je ključno za kontrolu životnih aktivnosti organizama. U različitim razdobljima života jedinki različiti okolišni čimbenici djeluju kao ograničavajući čimbenici, pa je potrebno vješto i stalno reguliranje životnih uvjeta kulturnih biljaka i životinja.

| |
2.2. Prilagodbe organizama2.4. Načela ekološke klasifikacije organizama

Optimalno pravilo . U skladu s tim pravilom, za organizam ili određeni stupanj njegova razvoja postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrijednosti faktora. Što je značajnije odstupanje djelovanja čimbenika od optimuma, to taj čimbenik više inhibira vitalnu aktivnost organizma. Taj se raspon naziva zona inhibicije. Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične točke, iznad kojih postojanje organizma više nije moguće.

Najveća gustoća naseljenosti obično je ograničena na optimalnu zonu. Optimalne zone za različite organizme nisu iste. Što je veća amplituda faktorskih fluktuacija pri kojima organizam može održati vitalnost, to je njegova stabilnost veća, tj. tolerancija na jedan ili drugi faktor (od lat. tolerancija- strpljenje). Organizmi sa širokom amplitudom otpora pripadaju skupini euribionti (Grčki eury- širok, bios- život). Organizmi s uskim rasponom prilagodbe na čimbenike nazivaju se stenobionti (Grčki stenoza- suziti). Važno je naglasiti da su zone optimuma u odnosu na različite čimbenike različite, pa stoga organizmi u potpunosti pokazuju svoj potencijal ako postoje u uvjetima cjelokupnog spektra čimbenika s optimalnim vrijednostima.

Pravilo interakcije faktora . Njegova bit leži u činjenici da neki čimbenici mogu pojačati ili ublažiti djelovanje drugih čimbenika. Na primjer, višak topline može se donekle ublažiti niskom vlagom zraka, nedostatak svjetla za fotosintezu biljaka može se nadoknaditi povećanim sadržajem ugljičnog dioksida u zraku itd. Iz ovoga, međutim, ne slijedi da se faktori mogu međusobno zamijeniti. Nisu zamjenjivi.

Pravilo ograničavajućih faktora . Suština ovog pravila je da čimbenik u manjku ili suvišku (u blizini kritičnih točaka) negativno utječe na organizam i uz to ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih čimbenika, uključujući i one u optimumu. Ograničavajući čimbenici obično određuju granice rasprostranjenosti vrsta i njihova staništa. O njima ovisi produktivnost organizama.

odjeljak 5

biogeocenotske i biosferne razine

organizacija stanovanja

Tema 56.

Ekologija kao znanost. Stanište. Okolišni čimbenici. Opći obrasci djelovanja okolišnih čimbenika na organizme

1. Osnovna pitanja teorije

Ekologija– znanost o obrascima međusobnih odnosa organizama i s njima okoliš. (E. Haeckel, 1866.)

Stanište– svi uvjeti su živi i nežive prirode, u kojima organizmi egzistiraju i koji na njih izravno ili neizravno utječu.

Pojedini elementi okoline su okolišni čimbenici:

abiotički	biotički	antropogenih
fizikalno-kemijski, anorganski, neživi čimbenici: t , svjetlost, voda, zrak, vjetar, salinitet, gustoća, ionizirajuće zračenje.	utjecaj organizama ili zajednica.	ljudska aktivnost
ravno	neizravni
– ribolov; – izgradnja brana.	– onečišćenje; – uništavanje krmnog zemljišta.
Po učestalosti djelovanja – faktori koji djeluju
strogo periodično.	bez stroge učestalosti.
Po smjeru djelovanja
faktori usmjerenja akcije	neizvjesni faktori
– zagrijavanje; – hladnoća; – preplavljivanje.	– antropogeni; – zagađivači.

Prilagodba organizama na čimbenike okoliša

organizmi lakše prilagoditi na faktore koji djeluju strogo periodično i ciljano. Prilagodba na njih je nasljedno određena.

Prilagodba je teška organizmi da nepravilno periodičan faktori, faktorima neizvjestan akcije. U tome specifičnost I antiekološki antropogenih faktora.

Opći obrasci

djelovanje čimbenika okoliša na organizam

Optimalno pravilo .

Za ekosustav ili organizam postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrijednosti faktora okoliša. Izvan optimalne zone postoje zone ugnjetavanja, pretvarajući se u kritične točke izvan kojih je postojanje nemoguće.

Pravilo međudjelovanja faktora .

Neki čimbenici mogu pojačati ili ublažiti učinak drugih čimbenika. Međutim, svaki od čimbenika okoliša nezamjenjiva.

Pravilo ograničavajućih faktora .

Čimbenik u manjku ili suvišku negativno utječe na organizam i ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih čimbenika (uključujući i one u optimumu).

Ograničavajući faktor – vitalni čimbenik okoliša (blizu kritičnih točaka), u čijem nedostatku život postaje nemoguć. Određuje granice rasprostranjenosti vrste.

Ograničavajući faktor – okolišni čimbenik koji nadilazi granice tjelesne izdržljivosti.

Abiotski čimbenici

Solarno zračenje .

Biološki učinak svjetlosti određen je intenzitetom, frekvencijom, spektralni sastav:

Ekološke skupine biljaka

prema zahtjevima intenziteta osvjetljenja

Svjetlosni režim dovodi do izgleda višeslojni I mozaik vegetacijski pokrov.

Fotoperiodizam – reakcija tijela na duljinu dnevnog svjetla, izražena promjenama u fiziološkim procesima. Povezano s fotoperiodizmom sezonski I dnevni džeparac ritmovi.

Temperatura .

N : od –40 do +400S (u prosjeku: +15–300S).

Podjela životinja prema obliku termoregulacije

Mehanizmi prilagodbe na temperaturu

Fizički	Kemijski	Bihevioralni
regulacija prijenosa topline (koža, masne naslage, znojenje kod životinja, transpiracija kod biljaka).	regulacija stvaranja topline (intenzivan metabolizam).	izbor preferiranih položaja (sunčana/sjenčana mjesta, skloništa).

Prilagodba na t provodi kroz veličinu i oblik tijela.

Bergmanovo pravilo : Kako se krećete prema sjeveru, prosječne veličine tijela u populaciji toplokrvnih životinja rastu.

Alenovo pravilo: kod životinja iste vrste veličina izbočenih dijelova tijela (udovi, rep, uši) je kraća, a tijelo masivnije što je klima hladnija.

Glogerovo pravilo: životinjske vrste koje žive u hladnim i vlažnim područjima imaju intenzivniju pigmentaciju tijela ( crna ili tamnosmeđa) od stanovnika toplih i suhih područja, što im omogućuje akumuliranje dovoljne količine topline.

Prilagodbe organizama na vibracije tokoliš

Pravilo predviđanja : južne biljne vrste na sjeveru nalaze se na dobro zagrijanim južnim padinama, a sjeverne vrste na južnim granicama areala nalaze se na hladnim sjevernim padinama.

Migracija– preseljenje u povoljnije uvjete.

Obamrlost– nagli pad svih fizioloških funkcija, nepokretnost, prestanak prehrane (insekti, ribe, vodozemci tijekom t od 00 do +100S).

Hibernacija– smanjenje intenziteta metabolizma, održavanog prethodno nakupljenim masnim rezervama.

Anabioza– privremeni reverzibilni prekid vitalne aktivnosti.

Vlažnost .

Mehanizmi za regulaciju ravnoteže vode

Morfološki	Fiziološki	Bihevioralni
kroz oblik tijela i integument, kroz isparavanje i organe za izlučivanje.	oslobađanjem metaboličke vode iz masti, proteina, ugljikohidrata kao rezultat oksidacije.	kroz izbor preferiranih pozicija u prostoru.

Ekološke skupine biljaka prema zahtjevima za vlagom

Hidrofiti	Higrofiti	Mezofiti	Kserofiti
kopneno-vodene biljke, uronjene u vodu samo donjim dijelom (trstika).	kopnene biljke koje žive u uvjetima visoke vlažnosti (tropske trave).	biljke mjesta s prosječnom vlagom (biljke umjerene zone, kultivirane biljke).	biljke mjesta s nedovoljno vlage (biljke stepa, pustinje).

Slanost .

Halofiti su organizmi koji preferiraju višak soli.

Zrak : N 2 – 78%, O2 – 21%, CO2 – 0,03%.

N 2 : probavljaju kvržične bakterije, apsorbiraju biljke u obliku nitrata i nitrita. Povećava otpornost biljaka na sušu. Kad čovjek zaroni pod vodu N 2 otapa se u krvi, a uz nagli porast oslobađa se u obliku mjehurića - dekompresijska bolest.

O2:

CO2: sudjelovanje u fotosintezi, produkt disanja životinja i biljaka.

Pritisak .

N: 720–740 mm Hg. Umjetnost.

Kod porasta: parcijalni tlak O2 ↓ → hipoksija, anemija (povećanje broja crvenih krvnih stanica za jednu V krv i sadržaj Nv).

Na dubini: parcijalni tlak O2 → povećava se topljivost plinova u krvi → hiperoksija.

Vjetar .

Razmnožavanje, naseljavanje, prijenos peludi, spora, sjemena, plodova.

Biotički čimbenici

1. Simbioza- koristan suživot koji donosi korist barem jednom:
A) mutualizam	obostrano koristan, obavezan	kvržične bakterije i leguminoze, mikoriza, lišajevi.
b) protokolarska suradnja	obostrano korisni, ali izborni	papkari i ptice krave, morske anemone i rakovi pustinjaci.
V) komenzalizam (freeloading)	jedan organizam koristi drugi kao dom i izvor prehrane	gastrointestinalne bakterije, lavovi i hijene, životinje – distributeri plodova i sjemenki.
G) sinoikija (smještaj)	jedinka jedne vrste koristi jedinku druge vrste samo kao dom	jagorčevine i mekušci, kukci - jazbine glodavaca.
2. Neutralizam– suživot vrsta na jednom teritoriju, koji za njih ne nosi ni pozitivne ni negativne posljedice.
		losovi su vjeverice.
3. Antibioza– suživot vrsta koji uzrokuje štetu.
A) natjecanje	– –	skakavci – glodavci – biljojedi; korovi su kultivirane biljke.
b) predatorstvo	+ –	vukovi, orlovi, krokodili, papučasti cilijati, grabežljive biljke, kanibalizam.
	+ –	uši, valjkasti crvi, trakavice.
G) amenzalizam (alelopatija)	0 –	jedinke jedne vrste, oslobađajući tvari, inhibiraju jedinke druge vrste: antibiotici, fitoncidi.

Odnosi među vrstama

Trofički	Aktualno	forički	Tvornica
komunikacije
Hrana.	Stvaranje jedne vrste okruženja za drugu.	Jedna vrsta širi drugu.	Jedna vrsta gradi strukture koristeći mrtve ostatke.

Životna okruženja

Životni okoliš je skup uvjeta koji osiguravaju život organizma.

1. Vodeni okoliš

homogena, malo promjenjiva, stabilna, fluktuacije t – 500, gusta.

lim faktori:

O2, svjetlo,ρ, solni režim, υ protok.

Hidrobionti:

plankton - slobodno pluta,

nekton - aktivno se kreće,

bentos - stanovnici dna,

Pelagos - stanovnici vodenog stupca,

neuston – stanovnici gornjeg filma.

2. Zemljino-zračni okoliš	složeno, raznoliko, zahtijeva visoku razinu organizacije, nizak ρ, velike fluktuacije t (1000), velika atmosferska pokretljivost.
lim faktori:	ti vlažnosti, intenzitet svjetla, klimatski uvjeti.
Aerobionti

3. Okoliš tla	spaja svojstva vodene i tlo-zračni okoliš, fluktuacije t mali, velike gustoće.
lim faktori:	t (permafrost), vlaga (suša, močvara), kisik.
Geobionti, edafobionti
4. Okolina organizma	obilje hrane, stabilnost uvjeta, zaštita od štetnih utjecaja.
lim faktori:
simbionti

Svidio vam se članak? Podijeli

Ispiši ovaj članak